Chi phí làm hầm biogas, so sánh giá thành và tối ưu hóa

Hầm sinh khí được coi là một giải pháp bền vững và tiết kiệm năng lượng để tạo ra khí sinh học từ chất thải hữu cơ. Trước khi quyết định xây dựng một hầm sinh khí, việc hiểu rõ chi phí làm hầm biogas liên quan là rất quan trọng. Bài viết này sẽ phân tích, so sánh và đề xuất các phương pháp tối ưu hoá chi phí xây dựng hầm sinh khí.

Biogas được sử dụng từ lâu trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, biogas cũng được áp dụng phổ biến trên toàn quốc và mọi người không còn xa lạ với hầm biogas. Chính phủ đang khuyến khích người nông dân xây dựng bể biogas tại từng gia đình.

Bài viết này sẽ giới thiệu một phương pháp giảm chi phí và xây dựng hầm biogas, để mọi người có thể lựa chọn giải pháp tốt nhất cho gia đình của mình.

I. Chi phí xây dựng hầm biogas

Phần cải tiến của thiết kế hầm biogas bao gồm 3 phần chính liên kết với nhau và có các chức năng như sau.

• Ngăn trộn giúp khuấy đều phân động vật, rác hữu cơ và nước trước khi chúng được đưa vào bể yếm khí.
• Bể yếm khí được sử dụng để phân hủy và lên men một hỗn hợp đưa vào từ ngăn trộn. Trong bể này, sinh ra khí biogas và đẩy phân và cặn bã từ đáy bể lên bể áp lực.
• Bể chứa áp lực có chức năng chính là giữ phân và cặn bã. Khi sử dụng khí sinh học để đun nấu, phân và cặn bã sẽ được đẩy vào bể và đẩy khí ra. Khi lượng phân vượt quá dung tích của bể, phân sẽ được đẩy ra ngoài. Phần thừa này có thể được sử dụng cho việc cho cá ăn hoặc làm phân bón.

Khi cải tiến thiết kế bể biogas, cần xem xét một số yếu tố quan trọng liên quan đến chất lượng và khả năng sinh khí.

• Bể phải đặc biệt kín khí
• Nhiệt độ tối ưu duy trì trong bể từ 30 -35 độ
• pH đạt 6,8 -7
• Phải pha loãng phân đầu vào
• Thời gian lưu trữ tối ưu từ 30 -60 ngày
• Tuyệt đối không đổ các hóa chất như: thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, kháng sinh, xà phòng… vào hầm sẽ gây chết vi sinh vật kị khí phân hủy chất hữu cơ tạo ra khí biogas

Xây dựng bể biogas cải tiến

Bể biogas đã được cải tiến để có hình dạng giống một quả cầu, với độ dày tường ít nhất là 5cm. Bể gồm 3 lớp vật liệu như xi măng, gạch và xi măng phủ bên ngoài, tất cả phải có tính bền và chịu nhiệt tốt.

Trước khi xây dựng bể, cần lót thêm một lớp phủ ở mặt dưới. Bể nên được xây dựng chìm vào đất ít nhất 1/3 chiều cao để đảm bảo an toàn cho bể và người sử dụng.

Dưới đây là một tóm tắt về chi phí và cách tiết kiệm để xây dựng một hầm biogas, kèm theo công thức tính dung tích chính xác nhất. Hy vọng mọi người có thể tự xây dựng một bể biogas cho gia đình, góp phần bảo vệ môi trường, sử dụng khí sạch để nấu ăn và tiết kiệm năng lượng cho gia đình.

Hầm biogas đã được cải tiến thành dạng hình cầu và có độ dày tường tối thiểu là 5cm. Nó bao gồm ba lớp vật liệu gồm xi măng, gạch và xi măng phủ bên ngoài. Các vật liệu xây dựng hầm biogas cần đáp ứng được khả năng chịu lực và chịu nhiệt tốt. Trước khi xây hầm, cần phải lót một lớp phủ ở dưới. Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và hầm, hầm biogas nên được đào sâu ít nhất 1/3 so với mặt đất.

Chi phí xây dựng hầm biogas bao gồm các yếu tố như vật liệu xây dựng, công lao động, thiết bị và công nghệ. Để có cái nhìn tổng quan về số tiền cần đầu tư, ta cần phân tích chi tiết từng khoản chi phí này.

a) Vật liệu xây dựng

Các vật liệu xây dựng cho hầm biogas có thể bao gồm xi măng, cát, đá, thép và vật liệu cách nhiệt. Giá của các vật liệu này sẽ khác nhau tùy vào vị trí địa lý và chất lượng. Ví dụ, giá xi măng và thép có thể thay đổi theo tình hình thị trường xây dựng. Để tính toán chi phí xây dựng, ta cần xác định dung tích của hầm biogas và biết giá của từng loại vật liệu trong khu vực đó.

b) Công lao động

Trong việc xây dựng hầm biogas, chi phí lao động là một yếu tố quan trọng. Nó bao gồm tiền lương cho các công nhân làm việc, giám sát và kỹ sư tham gia. Số lượng công nhân và thời gian hoàn thành công trình sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí này. Để tiết kiệm chi phí, cần xác định số lượng công nhân và thời gian thi công phù hợp.

c) Thiết bị và công nghệ

Thiết bị và công nghệ đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống hầm biogas. Chúng bao gồm hệ thống loại bỏ mùi, hệ thống sản xuất khí, máy bơm, hệ thống điều khiển và cảm biến. Giá của các thiết bị này có thể khác nhau tuỳ thuộc vào thương hiệu và chất lượng. Để tính toán chi phí thiết bị, cần xác định dung tích của hầm biogas và ước lượng giá của từng loại thiết bị.

II. Phân tích chi phí làm hầm biogas

Hiện tại, có hai loại hầm biogas được sử dụng rộng rãi nhất là hầm biogas cải tiến (xây bằng gạch) và hầm biogas composite.

• Bể biogas được nâng cấp này là một loại bể có chi phí xây dựng thấp vì luôn sẵn có nguyên liệu và nhân công. Chi phí xây dựng hầm biogas này khoảng từ 9 đến 10 triệu.
• Bể biogas composite này có giá cao hơn, từ 10 – 15 triệu đồng. Nguyên nhân khiến cho giá thành cao đến vậy là do nguyên liệu được sử dụng có giá cao. Bể được làm bằng các vật liệu chịu nhiệt, có thể hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt và đảm bảo hiệu suất, chất lượng và an toàn như sợi thủy tinh, sợi bazan, sợi hữu cơ, sợi cacbon…

Phân tích chi phí cho việc xây dựng hầm biogas giúp ta nhận biết rõ các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí và từ đó đưa ra quyết định đầu tư thông minh. Sau đây là một số yếu tố cần được cân nhắc.

a) Kích thước hầm biogas

Kích thước của hầm biogas làm ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí xây dựng. Nếu hầm lớn hơn, sẽ cần sử dụng nhiều vật liệu và công lao động hơn để hoàn thành, dẫn đến tăng chi phí xây dựng. Tuy nhiên, hầm lớn có khả năng sản xuất ra nhiều khí sinh học hơn, mang lại lợi ích kinh tế lâu dài.

b) Loại chất thải

Lựa chọn loại chất thải cho hầm biogas sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và chi phí. Chất thải hữu cơ như phân gia súc, rác từ nhà hàng hoặc nhà máy chế biến thực phẩm là tốt để sản xuất khí sinh học. Sử dụng những chất thải này giá rẻ và dễ tìm, giúp giảm chi phí nhập khẩu và mua nguyên liệu.

III. So sánh giá thành hầm biogas

Hầm biogas là một hệ thống tự động hoạt động kín để phân hủy chất thải hữu cơ từ vật nuôi và chất thải hữu cơ bằng quá trình lên men trong một môi trường không khí hóa. Quá trình này tạo ra khí biogas, đẩy chất thải vào hố áp suất và ống nạp chất liệu. Sau khi van mở, chất thải được đẩy ra để sử dụng khí thoát cho việc nấu ăn.

Ở nhiều địa phương, người ta không chỉ sử dụng phân gia súc như phân bò, phân heo, mà còn tận dụng các sản phẩm hữu cơ từ nông nghiệp như thân và lá cây, cỏ, rau, xơ dừa để chế biến thành biogas. Trước khi đưa vào bồn lên men, người dân phải cắt nhỏ các loại vật liệu này để đạt được hiệu suất sản xuất khí tối ưu.

Nếu một cái hố có dung tích lớn và một lượng chất thải hữu cơ lớn, người dân có thể sử dụng máy xay để nghiền nhuyễn nguyên liệu trước khi đưa vào hố biogas. Điều này giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và công sức lao động, đồng thời tạo ra nhiều biogas chất lượng cao nhất.

Để xây dựng một bể biogas, bà con cần hiểu về hệ thống biogas và có khả năng tính toán phù hợp dựa trên điều kiện thực tế.

Tùy vào lượng chất thải được đổ vào hầm biogas, khí sinh ra sẽ có sự khác biệt. Trung bình, 1 kg phân bò sản xuất từ 20 đến 35 lít khí sinh học, còn 1 kg phân lợn tạo ra từ 40 đến 50 lít khí sinh học.

So sánh giá thành giữa các hầm biogas khác nhau có thể giúp chọn ra phương án tối ưu cho nhu cầu và ngân sách của bạn. Dưới đây là một số yếu tố cần xem xét khi so sánh:

a) Hiệu suất sản xuất khí sinh học

Tăng hiệu suất sản xuất khí sinh học trong hầm biogas có thể giúp tạo ra nhiều khí từ lượng chất thải như cũng với một hầm có hiệu suất thấp. Điều này ảnh hưởng đến chi phí sản xuất và lợi nhuận từ việc tiêu thụ hoặc bán khí này.Nếu có một cái hố lớn và một số lượng chất thải hữu cơ lớn, người dân có thể sử dụng máy xay để xay nhuyễn nguyên liệu trước khi đưa vào hố biogas. Việc này giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và công sức lao động, đồng thời tạo ra nhiều biogas chất lượng cao.

b) Thời gian hoàn vốn

Thời gian thu hồi vốn là khoảng thời gian cần thiết để lấy lại số tiền đã đầu tư vào công trình hầm biogas thông qua lợi nhuận từ sản xuất khí sinh học. So sánh thời gian thu hồi vốn giữa các kế hoạch xây dựng hầm biogas khác nhau sẽ giúp bạn đưa ra quyết định tài chính khôn ngoan.

IV. Ưu điểm và nhược điểm của hầm biogas

Hầm biogas có nhiều ưu điểm và nhược điểm cần được xem xét trước khi đầu tư:

a) Ưu điểm của hầm biogas

• Tiết kiệm năng lượng: Hầm biogas sử dụng chất thải hữu cơ để tạo ra khí sinh học, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng từ hóa thạch. Việc sản xuất khí sinh học trong hầm biogas cũng giúp giảm khí thải và bảo vệ môi trường.
• Tái sử dụng chất thải: Hầm biogas cho phép tái sử dụng chất thải hữu cơ từ các nguồn khác nhau như phân gia súc, rác thải hữu cơ, tạo ra sự hiệu quả trong việc xử lý và tiêu thụ các loại chất thải này.
• Lợi ích kinh tế: Hầm biogas có thể mang lại lợi nhuận từ việc sản xuất và tiêu thụ khí sinh học. Ngoài ra, người sử dụng còn có thể tiết kiệm chi phí năng lượng và giảm chi phí xử lý chất thải.

b) Nhược điểm của hầm biogas

• Chi phí đầu tư ban đầu: Xây dựng và thiết kế hầm biogas có thể đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu lớn, đặc biệt khi sử dụng công nghệ tiên tiến và vật liệu xây dựng chất lượng cao.
• Yêu cầu kiến thức kỹ thuật: Việc xây dựng và vận hành hầm biogas đòi hỏi kiến thức kỹ thuật chuyên môn, cần có sự hiểu biết về quy trình hoạt động và các yếu tố liên quan.
• Quản lý và bảo trì: Hầm biogas cần được quản lý và bảo trì đúng cách để đảm bảo hoạt động ổn định. Việc này có thể đòi hỏi chi phí và công sức không nhỏ.

V. Tối ưu hóa chi phí xây dựng hầm biogas

Phân biệt công thức tính dung tích bể biogas trang trại đóng kín.

Trong đó:

V: thể tích hầm biogas (lít)

a: hệ số. Nếu sử dụng phân bò thì a = 2; sử dụng phân lợn thì a = 3

p: số lượng phân tươi của 1 con gia súc thải ra trong 1 ngày (kg)

n: số lượng con gia súc của gia đình

t: thời gian lưu trữ phân trong bể. Nên lấy t =60 (ngày)

Ví dụ: Hộ gia đình nuôi 5 con lợn, trung bình mỗi con một ngày thải ra 2 kg phân tươi thì công thức tính thể tích bể biogas như sau

(a = 2, p = 2, n = 5, t =60)

V = 2 x 2 x 5 x 60 =1200 (lit) = 1,2 m³

Bể biogas cải tiến có cấu trúc dạng hình tròn mái vòm (gần như hình cầu)

Do vậy, áp dụng công thức dưới đây để tính ra đường kính bể như sau

Trong đó:

D: đường kính bể biogas (m)

V: thể tích bể biogas (m³)

Π: 3,14

Ví dụ với bể biogas có thể tích 1,2 mét khối như trên, áp dụng công thức tính đường kính bể sẽ đạt D = 1,32 m

Để tối ưu hóa chi phí xây dựng hầm biogas, bạn có thể xem xét các biện pháp sau:

a) Lựa chọn vật liệu xây dựng

Chọn vật liệu xây dựng phù hợp và giá cả phải chăng là một yếu tố quan trọng. Sử dụng các vật liệu như bê tông, thép, nhựa composite có thể giúp tiết kiệm chi phí mà vẫn đảm bảo tính bền và hiệu quả của hầm biogas.

b) Xem xét công nghệ và thiết bị

Lựa chọn công nghệ và thiết bị phù hợp, có hiệu suất cao và chi phí hợp lý là một cách để tối ưu hóa chi phí. Nghiên cứu và so sánh các công nghệ, thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau để tìm ra giải pháp tốt nhất cho nhu cầu của bạn.

c) Tối đa hóa sử dụng chất thải

Tận dụng và sử dụng chất thải có sẵn từ các nguồn gần kề như trang trại, nhà hàng hoặc nhà máy chế biến thực phẩm là một cách tiết kiệm chi phí nhập khẩu hoặc mua chất liệu. Điều này cũng giúp giảm chi phí vận chuyển chất thải.

VI. Lợi ích kinh tế từ hầm biogas

Hầm biogas mang lại nhiều lợi ích kinh tế, bao gồm:

• Tiết kiệm năng lượng: Hầm biogas sản xuất khí sinh học có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng thay thế cho khí đốt tự nhiên, than hoặc dầu diesel. Điều này giúp giảm chi phí năng lượng và tiết kiệm tiền điện, đặc biệt là trong các vùng có giá năng lượng cao.
• Thu nhập từ bán khí sinh học: Nếu có quy mô sản xuất đủ lớn, bạn có thể bán khí sinh học sản xuất từ hầm biogas cho các công ty, nhà máy hoặc cộng đồng xung quanh. Điều này mang lại một nguồn thu nhập mới và tăng tính kinh tế của dự án.
• Giảm chi phí xử lý chất thải: Hầm biogas giúp xử lý chất thải hữu cơ một cách hiệu quả, giảm chi phí liên quan đến việc vận chuyển và xử lý chất thải trong các phương pháp truyền thống.
• Tạo ra sản phẩm phụ: Quá trình sản xuất khí sinh học trong hầm biogas còn tạo ra sản phẩm phụ như phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng. Điều này có thể được sử dụng cho việc nông nghiệp, làm đất hoặc bán để kiếm thêm thu nhập.

Tuy nhiên, để tirn dung tối đa lợi ích kinh tế từ hầm biogas, cần xem xét đầu tư ban đầu, chi phí vận hành và quản lý hiệu quả của dự án. Cũng cần xem xét các yếu tố như giá khí sinh học trên thị trường, chính sách hỗ trợ và điều kiện kinh doanh trong khu vực cụ thể.